西安电子科技大学操作系统试卷

西安电子科技大学试卷

考试时间 120 分钟 试卷编号 参考答案

班级 学号 姓名 任课老师姓名 题号 得分

一 二 三 四 五 总 分

请按下述要求正确答题：

1. 在试卷指定位置上正确写入你的班级、学号、姓名和任课老师姓名。 2．全部试卷共 11 页。试卷必须交回，否则以零分计。

3．试题解答必须写在试卷上，若试卷上写不下可以写在试卷的背面，写在草稿纸上的解答一律无效。

4．本试卷的试题共有五道大题，需要全部解答。

5．解答前务必阅读清楚题意，及解答要求，否则导致不能正确评分概由自己负责。

一、 单项选择题（每小题1分，共10分）

１． 访管指令所引起的中断属于（ C ）中断。

A．外中断 B．I/O中断 C．软中断 D．程序中断 ２． 资源静态分配法破坏了死锁产生的（ B ）条件来预防死锁的发生。 A．互斥控制 B．保持和等待 C．不可剥夺控制 D．循环等待

３． 虚拟存储的基础是程序局部性理论，它的基本含义是（ B ）。 A．代码的顺序执行 B．程序执行时对内存访问的不均匀性 C．变量的连续访问 D．指令的局部性 ４． 关于SPOOLING系统（ D ）的描述是错误的。 A．不需要独占设备 B．加快了作业执行的速度 C．使独占设备变成了共享设备

D．利用了处理器与通道并行工作的能力

５． 设系统中有m个同类资源数，n为系统中的并发进程数，当n个进程共享m个互斥资源时，每个进程的最大需求数是w，试问下列情况下系统会死锁的是（ D ）。

A．m=4，n=3，w=2 B．m=2，n=2，w=1 C．m=5，n=2，w=3 D．m=4，n=3，w=3

６． 文件系统中实现按名存取的功能是通过查找（ B ）来实现的。 A．磁盘空间 B．文件目录 C．磁盘控制器 D．位示图

７． 下面的叙述中，（ D ）不是设备管理中引入缓冲机制的主要原因。 A．缓和CPU和I/O设备间的速度不匹配问题

B．减少对CPU的中断频率和放宽对CPU响应时间的限制 C．提高CPU和I/O设备间的并行性 D．节省系统内存

８． 下列操作系统强调交互性的系统是（ B ）。

A．批处理系统 B．分时系统 C．实时系统 D．网络操作系统

９． 响应比高者优先作业调度算法是通过计算时间和（ D ）来实现的。 A．输入时间 B．完成时间 C．周转时间 D．等待时间

１０． 在可变分区管理方案中，若采用“最佳适应”分配算法，通常将空闲区按（ A ）排列。

A．容量递增 B．容量递减 C．地址递增 D．地址递减

二、 填空题（每空格1分，共15分）

1．把作业装入内存时完成地址变换的方式称 静态地址再定位 ，而在作业执行期间（访问到指令或数据）才进行地址变换的方式称为 动态地址再定位 。

2．死锁产生的四个必要条件是 互斥执行 、 保持和等待 、 不可剥夺 和循环等待。

3．通道又称为I/O处理机，它能完成 内存 和 外设 之间的信息传输，并与 CPU 并行工作。

4．在存储管理中，引入快表的目的是_为了加快查询变换标的速度 。 5．设某作业的的段表如下：

段号 基地址 段长 0 219 600 1 2300 14 2 90 100 3 1327 580 4 1952 96

那么，逻辑地址（2，88）对应的物理地址是 90+88 。逻辑地址（4，100）对应的物理地址是 越界 。

6．在操作系统中，把不可中断执行的操作称为 原语 。 7．在UNIX文件管理系统中，为了对磁盘空间的空闲块进行有效的管理，采用的方法是 成组链接法 。

8． UNIX操作系统将进程控制块分成 PROC结构 和 USER结构 两部分。

三、判断改错题（每小题2分，共20分，正确的打√，错误的打Х，并改正，但画线部分不能修改）

1．分页存储管理中页面的大小是和主存储块的大小是不相等[Q1]的。（ × ） 2. 进程同步是进程与进程间的间接制约问题，进程互斥是进程与进程间的直接制约问题（ √ ）。

3.位示图只能用在磁盘空间的管理。（ √ ）。

4.访管指令能引起访管中断，它本身属于特权指令[Q2]（ × ）。

5. 在分时系统中，响应时间时间片用户数，因此为改善系统的响应时间，

常用的原则是使时间片越小越好[Q3]。（ × ）。

6.逻辑文件有两种形式流式文件和记录式文件，源程序文件属于记录式[Q4]文件，学生选课文件属于流式[Q5]文件。（ × ）。

7.当某进程执行P操作时，首先对S信号量减1，当S≤0[Q6]时表示资源得不到满足，系统将执行P操作的进程插入等待队列（ × ）。

8.移臂调度的目标是使磁盘旋转周数最少[Q7]（ × ）。

9. 在有m个进程的系统中出现死锁时，死锁进程的个数K应该满足的条件是

。（ √ ）。

10．多道程序设计是利用了CPU和通道并行工作来提高系统的效率（ √ ）。 四、简答题（每小题4分，共12分）

1．什么是线程？它与进程的区别是什么？ 参考答案：

线程：也叫轻量级的进程，它是一个基于进程的运行单位，它可以不占有资源，一个进程可以有一个线程或者多个线程(至少一个)，这些线程共享此进程的代码、Data和部分管理信息，但是每个线程都有它自己的PC、Stack和其他。

线程与进程的区别主要表现在以下几个方面：

(1)地址空间和资源不同：进程间相互独立；同一进程的各个线程之间却共享它们。

(2)通信不同：进程间可以使用IPC通信，线程之间可以直接读写进程数据段来进行通信；但是需要进程同步和互斥手段的辅助，以保证数据的一致性。 (3)调度和切换不同：线程上下文切换比进程上下文的切换要快得多。

2．缓冲区的作用是什么？试述UNIX为块设备设置多缓冲的目的是什么？ 参考答案： 缓冲区的作用是：

(1)缓和CPU和I/O设备之间速率不匹配的矛盾

(2)减少对CPU的中断频率，放宽对中断响应时间的限制 (3)提高CPU和I/O设备之间的并行性 UNIX为块设备设置多缓冲的目的是：

为了提高基本速率相差比较大的块设备之间的吞吐量，并减少对CPU的中断次数。

3．什么是分布式操作系统？主要特点是什么？ 参考答案：

分布式系统是指把多个处理机通过线路互联而构成的系统，此系统的处理和控制分布在各个处理机上。

主要特点：分布性，自治性，模块性，并行性。

五. 综合题（每小题7分，共42分）

1．某系统的进程状态转换如下图所示，请问：

（1）引起各种状态转换的的典型事件。

（2）当一个进程的状态变化会引起另一个进程的状态变换，说明下列因果变迁是否可能发生，其原因是什么？

1) 3 → 1 2) 3 → 2 3) 2 → 1 参考答案： (1)

1：是由于调度程序的调度引起 2：是由于时间片用完引起 3：是由于I/0请求引起 4：是由于I/O完成引起 (2)

3 → 1 ：可能。当当前进程被阻塞，使得CPU空闲，此时调度程序会从处于就绪状态的进程中挑选一个新城投入运行。 3 → 2：不可能。

2 → 1：可能。当当前进程的时间片用完，会引起调调程序调度另外一个进程来投入执行。

2．有一个桥如图所示，桥上的车流如箭头所示。桥上不允许两车交会，但允许同方向多辆车依次通行(即桥上可以有多个同方向的车)。请用P、V操作实现交通管理以防止桥上拥塞的程序。

参考答案：

由于桥上不允许两车相会，故桥应该被互斥访问，而同一方向上允许多辆车一次通过，即临界区允许多个实例访问。用一个信号量来互斥访问临界区。用一个信号量来互斥访问临界区。由于不能允许某一个方向的车完全“控制”桥，应保证最多某一个方向上连续通过一定数量的车后，必须让另外一个方向的车通过。用另外两个信号量来实现这个。 故： 设

用来表示从南向北最多可通行的车数 用来表示从北向南最多可通行的车数 mutex用来表示对桥的互斥

3．设系统中有三类资源R1、R2、R3和R4，又设系统中有5个进程P1，P2，P3，P4和P5.在T0时刻系统状态如下：

资源 进程 最大需求量 R1 R2 R3 R4 剩余资源量 R1 R2 R3 R4 R1 R2 R3 R4 已分配资源量 P1 P2 P3 P4 P5

8 6 4 1 4 3 3 1 10 1 3 2 3 3 3 1 5 4 6 3 1 2 1 1 3 1 1 1 4 1 3 2 3 2 2 0 1 1 3 1 2 1 1 3 (1) 系统是否处于安全状态？若是，则给出进程安全序列。

(2) 如果进程P5申请1个资源R1、1个资源R2、1个资源R3和2个资源

R4，能否实施分配？为什么？

4. 若某计算机系统中的页式虚拟存储管理采用最近最少使用（LRU）页面淘汰算法，并且分配给某作业的存储块数为3，其中一块用来存放程序和变量i,j（不作他用）。假定一页可存放150个整数变量，且该作业的程序如下：

VAR A:ARRAY[1..150,1..100] OF integer;

i,j:integer;

FOR i:=1 to 150 DO FOR j:=1 to 100 DO

A[i,j]:=0;

设变量i,j放在程序页中，初始时，程序及变量i,j已在内存，其余两页为

空。矩阵A按行序存放。

（1） 试问当程序执行完后，共缺页多少次？ （2） 最后留在内存中的是矩阵A的哪一部分？

参考答案：

(1)数组A[150][100]总共有150行，100列，即每一个页面可以存放1.5行，也就是说矩阵的3行刚好放在2页内，访问他们需要中断2次，这样150行总共需要中断100次。

(2)留在内存中的是矩阵的最后3行。

5.在UNIX操作系统的文件管理采用成组链接法，且最多可直接管理的空闲盘块为100块，若系统超级块中的filsys的情况如下图所示：

Filsys

S_nfree S_free[0] S_free[1] S_free[2] S_free[3] S_free[4] ┇ ┇

S_free[97] S_free[98] S_free[99]

98 56 108 110 278 ┇ ┇ 220 （1）若某作业顺序释放了物理块号为198，237，238，356，378，请画出释放后有关部分的变化结果。

（2）若在（1）的基础上，某作业申请4个物理块，请画出分配后有关部分

的变化结果。 参考答案:

(1) 画出释放后有关部分的变化结果是：

(2)分配给改作业的4个物理块分别是198，237，238，356。分配以后的Filsys卷如下图所示：

6．设有某系统可供用户使用的主存空间为100K，有五个作业J1,J2,J3，J4，J5进入输入井的时间、计算时间和内存要求如下表所示。若作业在处理机上按单道方式运行，且作业按响应比高者优先调度算法，进程按先来先服务算法。试写出作业的执行顺序，计算响应比、作业的周转时间和平均周转时间。

作业 J1 J2 J3 J4 进入输入井时间 10：06 10：19 10：30 10：36 计算时间 42分钟 30分钟 24分钟 24分钟 需要主存容量 18K 65K 57K 15K 开始时间 10：06 10：48 11：30 11：54 结束时间 10：48 11：18 11：54 12：18 周转时间 42 59 84 102 J5 10：42

12分钟 25K 11：18 11：30 48 参考答案:

(1) 开始的时候,J1先到,所以J1最先执行,它的开始时间是10:06分,结束时间是

10:48,它的周转时间是42分钟.

(2) 当J1执行结束之后,J2,J3,J4,J5的相应比分别是:

J2:

J3:

J4:

J5:

所以应该选择J2,所以J2开始时间是10:48,结束时间是11:18,周转时间是59分钟.

(3) 当J2执行结束之后,J3,J4,J5的相应比分别是:

J3:

J4:

J5:

所以应该选择J5,所以J5开始时间是11:18,结束时间是11:30,周转时间是48分钟.

(4) 当J5执行结束之后,J3,J4的相应比分别是:

J3:

J4:

所以应该选择J3,所以J3开始时间是11:30,结束时间是11:54,周转时间是84分钟.

(5) 最后一个是J4,它的开始时间是11:54,结束时间是12:18,周转时间是102

分钟.

所以总的执行顺序是:J1->J2->J5->J3->J4 平均周转时间是

西安电子科技大学试卷

考试时间 120 分钟 试卷编号

班级 学号 姓名 任课老师姓名 题号 得分

一 二 三 四 五 总 分

请按下述要求正确答题：

1. 在试卷指定位置上正确写入你的班级、学号、姓名和任课老师姓名。 2．全部试卷共 12页。试卷必须交回，否则以零分计。

3．试题解答必须写在试卷上，若试卷上写不下可以写在试卷的背面，写在草稿纸上的解答一律无效。

4．本试卷的试题共有五道大题，需要全部解答。

5．解答前务必阅读清楚题意，及解答要求，否则导致不能正确评分概由自己负责。

三、 单项选择题（每小题1分，共16分）

1.下面关于操作系统的叙述中正确的是（ C ）。

A．从响应时间的角度来看，实时系统与分时系统无本质差别 B．多道运行是现代操作系统的特征之一，它是指宏观和微观上都并行 C．操作系统的特征是并行性、共享性、虚拟性和不确定性

D．在分时系统中，响应时间≈时间片×用户数，因此只要时间片足够小

其响应时间一定能改善。

2．在进程状态的转换中，（ B ）是不可能的。

A．运行状态→就绪状态 B．阻塞状态→运行状态 C．运行状态→阻塞状态 D．阻塞状态→就绪状态

3．设系统中有m个同类资源数，n为系统中的并发进程数，当n个进程共享m个互斥资源时，每个进程的最大需求数是w，试问下列情况下系统会死锁的是（D ）。

A．m=4，n=3，w=2 B．m=2，n=2，w=1 C．m=5，n=2，w=3 D．m=4，n=3，w=3

4．在有m个进程的系统中有死锁出现时，死锁进程的个数k应该满足的条件是（B ）。

A．1≤k≤m B．2≤k≤m C． k=m＝1 D．k和m没有关系 5．在有n个进程共享一个互斥段，如果最多允许m个进程(m

A．－m～1 B．－m～0 C． －m－1～n D．－m－1～n－1 6．下面有关管程的叙述中，正确的是（ D ）

A．管程是进程间互斥的机制，它保证进程互斥地访问共享变量，并方便

地阻塞和唤醒进程。

B．管程和P.V一样，同步操作分散在各个进程中。 C．管程和P.V一样，使用不当就可能导致进程死锁。

D．一个管程定义了一个数据结构和能在该数据结构上并发执行进程所的一组操作，这组操作能同步进程和改变管程中的数据 。

7．在存储管理的各种方法中，主要考虑程序是否需要一次性装入、程序是否被装入到连续的物理内存中、能否实现存储扩充等问题。请问能够实现程序部分装入不连续物理内存便可运行的存储管理方法是（ C ）。

A．分区存储管理 B．纯分页存储管理 C．请求分页存储管理 D．请求分段存储管理 8.文件系统采用二级目录结构，这样可以（ A ）。 A.缩短访问文件存储器时间 B.实现文件共享

C.节省主存空间 D.解决不同用户之间的文件名的冲突问题

9.UNIX系统命令cat file1>>file2 功能是（ B ）。 A. 将文件file2的内容添加到文件file1的末尾 B. 将文件file1的内容添加到文件file2的末尾 C. 连接文件file1和file2 D. 显示文件file1和file2

10．在下列进程调度算法中，可能引起进程长时间得不到运行的算法是（ D ）。

A．可抢占式静态优先数算法 B．不可抢占式动态优先数算法 C．时间片轮转算法 D．不可抢占式静态优先数算法 11．在UNIX中，文件系统和设备驱动程序之间的接口是（ C ） A．函数调用 B．文件参数 C．设备开关表 D．系统调用 12．在设备管理中，用来实现设备分配的四个数据结构中，每个设备一张，描述设备特性和状态，反映设备的特性、设备和控制器的连接情况的数据结构是（ A ）。

A．设备控制表(DCT) B．系统设备表(SDT) C．控制器控制表(COCT) D．通道控制表(CHCT)

13．在Windows的FAT文件系统中，对磁盘空闲空间的管理采用（ C ） A．空白文件表法 B．成组链接法 C．位示图法 D．索引表法 14．匹配任意长度的数字序列的正则表达式为（ B ）。(这个答案我有些拿不准)

A．[0-9] B．[0-9]* C．[^0-9]* D．[0-9][0-9]* 15．与2.5$的匹配正则表达式为（ A ）。(这个答案我有些拿不准) A．2\\.5\\$ B．2.5$ C．\\2.5\\$ D．\\2.5$\\ 16．下列文件系统中，不能实现文件别名机制的是（ B ） A．Windows的NTFS文件系统 B．Windows的FAT文件系统 C．Linux的EXT2文件系统 D．Unix的HPFS文件系统。

四、 填空题（每空格1分，共20分）

1．实时系统分为实时控制和实时信息处理两大类，实时控制系统主要用于 . 工业生产的过程控制、航天系统的跟踪和控制，武器的制导等对响应速度要求非常高的系统 ，实时信息处理主要用于 售票系统、信息查询和检索等对响应速度要求不是很高的系统中 。

2．在作业调度算法中， 相应比高者优先 算法是先来先服务(FCFS)和最短作业优先调度算法(SJF)的折衷，它既考虑了作业到达的时间，又考虑了作业的长短。

3．在存储管理中，虚拟存储管理是利用了程序执行时的 局部性 原理。在纯分页存储管理、请求分页存储管理、纯分段存储管理和请求分段存储管理这四种方法中，请求分页存储管理和 请求分段 存储管理方法可以实现存储扩充，因此把具有存储扩充功能的存储系统也叫做虚拟存储系统。

4．在请求分页存储管理中，为了减少访问内存的次数采用_ 快表(或者关联寄存器) 。

5．在段页式存储管理中，用 分段 方法来管理逻辑存储空间，用分页 方法来管理物理存储空间。

6．引入线程的系统中，将进程作为 资源分配 的单位，线程

作为 调度或者占有CPU的 单位。因此将线程称为“轻量级”的进程。(这两个答案我有些拿不准)

7．当系统采用资源有序分配方法来预防死锁时，破坏了产生死锁的四个必要条件中的 环路条件 ，而采用 静态资源分配 方法预防死锁时可以破坏产生死锁的四个必要条件中的保持和等待条件。

8．在操作系统中，把不可中断执行的操作称为 原语 。

3．某计算机系统使用的是UNIX操作系统，若有如下三种情况

(1) P1进程执

行如下代码：

fd1=open(″/et

c/test″,o_RDONLY); /*以只读方式打开文件/etc/test */

fd2=open(″poc

al″,o_WRONLY); /*以写方式打开文件

pocal */

(2) P1进程创建的子进程P2执行如下代码：

fd3=open(″/etc/testexa″,o_RDONLY); /*以只读方式打开文件/etc/testexa */

(3) P3进程执行如下代码：

fd1=open(″/etc/test″,o_RDWR); /*以读写方式打开文件/etc/test */

问题：请画出进程打开文件表u_ofile[]、系统打开文件表file[]和内存索引节点表i_node之间关系图。

答：

七、 综合计算题（(每小题10分，共30分）

1．设有某多道程序设计系统，可供用户使用的主存空间为100KB。若系统采用不可移动的可变分区管理方案管理主存中的用户空间，且主存空间分配采用最先适应分配算法，作业调度采用响应比高者优先算法，进程调度采用先来先服务算法。若有有五个作业J1,J2,J3，J4，J5进入输入井的时间、计算时间和内存要求如下表所示，请写出各作业执行的顺序、计算响应比、计算作业的周转时间和平均周转时间。（要求写出分析计算过程）

作业名 J1 J2 J3 J4 J5

答:各个作业的执行顺序是:J1,J2,J4,J5,J3 作业 入井时计算时主存要开始时间 间 求 间 J1 J2 J3 J4 J5 10:08 10:18 10:30 10:36 10:42 42分 30分 24分 24分 12分 19K 62K 55K 12K 20K 10:06 10:48 11:54 11:18 11:42 结束时间 10:48 11:18 12:18 11:42 11:54 周转时间 42分 60分 108分 66分 72分 进入“输入井”时间 (小时) 10:06 10:18 10:30 10:36 10:42 计算时间 （分钟） 42 30 24 24 12 主存要求 18K 62K 55K 12K 20K 11:18时,计算作业的相应比:

J3的相应比=

J5的相应比=

各个作业的平均周转时间=分钟.

2、旋转型磁盘上的信息优化分布能减少若干I/O服务的总时间。假如有13个记录

存放在磁盘的某一磁道上，每个磁道划分成13块，每块存放

一个记录，如图下所示。

块号 记录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 如果磁盘旋转速度为30ms（毫秒）转1周，处理程序每读一个记录后花5ms进行处理。请问

（1）处理完13个记录的总时间是多少？

（2）为缩短处理时间应如何排列这些记录？计算重新排列记录后的总的处理时间。

答：（1）处理完13个记录的总时间≈392.7ms

（2）重新排列记录如下：

块号 记1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 录 重新排列记录后的总的处理时间≈118.1ms

3．银行家算法中，若出现以下资源分配情况：

资源 进程 P0 P1 P2 P3 P4 最大需求量 R1 R2 R3 7 5 3 3 2 2 9 0 2 2 2 2 4 3 3 已分配资源量 R1 R2 R3 0 1 0 2 0 0 3 0 2 2 1 1 0 0 2 剩余资源量 R1 R2 R3 3 3 2 试问：（1）该系统状态是安全的吗？请说明原因。

（2）如果进程依次有如下资源请求，系统将怎样进行资源分配？

P1：（1，0，2） P4：（3，3，0） P0：（0，2，0）

答：（1） P1的请求（3，2，2）是系统剩余资源（3，3，2）能满足的，故P1能运行完，P1释放资源，使得P2的申请能得到满足，?，进程按P1，P3，P0，P2，P4顺序执行，每个进程都可以获得需要的资源运行完毕，故当前状态是安全的。 （2）P1请求（1，0，2）：剩余资源：（2，3，0），假设分配后：

进程 需求量 已获得资源数 尚需资源数

P0 7，5，3 0，1，0 7，

4，3

P1 3，2，2 3，0，2 0，2，0 P2 9，0，2 3，0，2 6，0，0 P3 2，2，2 2，1，1 0，1，1 P4 4，3，3 0，0，2 4，3，1

系统按P1，P3，P0，P2，P4顺序执

行，每个进程均能执行完。P1的需求可以满足。 P4请求（3，3，0）：剩余资源：（2，3，0）。

进程 需求量 已获得资源数 尚需资源数

P0 7，5，3 0，1，0 7，

4，3

P1 3，2，2 3，0，2 0，2，0 P2 9，0，2 3，0，2 6，0，0 P3 2，2，2 2，1，1 0，1，1 P4 4，3，3 0，0，2 4，3，1

系统剩余资源不能满足P4的要求，

不能分配。

P0请求（0，2，0）：剩余资源：（2，3，0）。

进程 需求量 已获得资源数 尚需资源数

P0 7，5，3 2，4，0 7，

2，3

P1 3，2，2 3，0，2 0，2，0 P2 9，0，2 3，0，2 6，0，0 P3 2，2，2 2，1，1 0，1，1 P4 4，3，3 0，0，2 4，3，1 假设分配后，还剩余系统资源：（2，1，0）P0~P4尚需的资源数均不能得到满足，不能对P0分配。

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